
【化】 Bayer process (for purifying alumina)
【機】 Bayer
fine; purify; refine; smelt
【計】 refining
【化】 affinage; epuration; refining
【經】 refine
vitriol
【化】 ammonia alum; vitriol
【醫】 vitriol; vitriolum
indigenous method
【法】 indigenous method
拜耳精煉礬土法(Bayer Process)是工業上從鋁土礦(bauxite)中提取氧化鋁(Al₂O₃)的核心技術,由奧地利化學家卡爾·約瑟夫·拜耳于1887年發明。該方法通過四步工藝實現鋁的提純:
破碎研磨
鋁土礦經粉碎至微粒狀态後,與濃度為30%的氫氧化鈉溶液混合形成礦漿。此步驟可有效溶解鋁土礦中的氧化鋁成分(來源:美國地質調查局《鋁業生産技術報告》)。
高溫浸出
礦漿在150-250℃的高壓釜中進行熱壓處理,發生如下反應:
$$ Al(OH)_3 + NaOH rightarrow NaAl(OH)_4
$$
該過程可分離出可溶性的鋁酸鈉溶液(來源:國際鋁業協會《冶金工藝手冊》)。
沉澱分解
鋁酸鈉溶液經降溫後添加氫氧化鋁晶種,觸發水解反應生成氫氧化鋁沉澱:
$$ NaAl(OH)_4 rightarrow Al(OH)_3downarrow + NaOH
$$
此環節回收率達90%以上(來源:英國皇家化學學會《工業化學原理》)。
煅燒提純
氫氧化鋁在1000-1200℃回轉窯中脫水形成冶金級氧化鋁:
$$ 2Al(OH)_3 xrightarrow{Delta} Al_2O_3 + 3H_2O
$$
産物純度可達99.5%(來源:中國有色金屬工業協會《現代鋁冶煉技術》)。
該方法全球覆蓋率超過95%,每噸氧化鋁生産需消耗2.3-2.8噸鋁土礦。現代工藝通過餘熱回收系統可降低30%能耗(來源:德國亞琛工業大學《工業生态學研究》)。
拜耳精煉礬土法(Bayer Process)是工業上從鋁礬土(鋁土礦)中提取氧化鋁的核心方法,由奧地利化學家卡爾·約瑟夫·拜耳(K.J. Bayer)于1889-1892年提出,至今仍是全球主流的氧化鋁生産工藝。以下是其詳細解釋:
通過濃氫氧化鈉(NaOH)溶液在高溫高壓下溶出鋁土礦中的氧化鋁水合物,生成可溶的鋁酸鈉溶液,反應式為: $$ text{Al(OH)}_3 + text{NaOH} rightarrow text{NaAl(OH)}_4 $$ 隨後通過稀釋降溫并添加氫氧化鋁晶種,促使鋁酸鈉水解重新析出氫氧化鋁沉澱,母液則循環利用。
提取的氧化鋁主要用于電解生産金屬鋁,也可作為耐火材料、陶瓷等的原料。
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